Les objets communicants, aujourd'hui et demain

Des innovations en passe d’être commercialisées aux recherches sur les puces et leur alimentation, le forum OCOVA (Objets communicants valorisation) a dressé un bilan de la mobilité.

Une reconnaissance mondiale confirmée

Fin 2008, le pôle de compétitivité SCS (Solution Communicantes Sécurisées) vient de voir son label de « pôle mondial » renouvelé pour trois années supplémentaires, et notamment en raison de son action d’intégration des PMI dans ses projets (40% des porteurs de projets sont des PME, 40% des acteurs dans les projets labellisés sont des PME et 64 % des adhérents sont des PME). Le 5e Forum OCOVA (organisé par Hautes-Alpes Développement) fut une parfaite illustration de l’importance prise par les petites structures. Les 150 participants au colloque, tous impliqués dans le développement de solutions innovantes autour de ces objets (cartes à puce, téléphone portable, assistants personnels, périphériques informatiques, terminaux GPS…) et la population de Gap ont pu découvrir des innovations qui sont à la veille de leur commercialisation. Des applications axées sur la téléphonie mobile (cf. l’article Téléphones mobiles : le NFC pour tous), la technologie RFID et les capteurs sans fil.

De l’énergie pour alimenter les objets communicants ?

Parallèlement à ces développements, les chercheurs, notamment ceux de Minalogic, travaillent sur des solutions miniaturisées intelligentes (puces et logiciels enfouis). Leurs objectifs sont multiples :

multiplier par 5 la résolution des caméras des portables et diviser leurs prix par 10 ;
assurer toutes les fonctions d’un combiné avec une seule puce ;
développer des chips asynchrones qui consommeront 3 à 10 fois moins d’énergie…

Fig : Principales fonctions d’un micro-système. Tendances énergétiques.Car l’autonomie des sources d’alimentation des objets communicants et la gestion de cette énergie constituent aujourd’hui encore une barrière à leur développement. Si un tag RFID ou un pacemaker ne consomme que 10 µW, on atteint 100 µW avec un capteur sans fil, 10 mW avec un récepteur bluetooth et 100 mW avec MP3 ou un PDA. En fait, il faut prendre en compte leurs taux d’utilisation. Par exemple, si on compte 6 acquisitions / heure pour un capteur, la consommation journalière ne dépassera pas … 2 µWh/j.De multiples pistes sont suivies par les laboratoires comme le Leti, Minatec ou l’Institut Carnot CEA-Leti. Par exemple, les vibrations qui sont en effet susceptibles de fournir une densité de puissance maximale de 10 µW/gramme de masse résistante ou les déformations (1,21 J/g de polymère diélectrique). Autre source d’énergie « gratuite », la thermoélectricité, y compris la chaleur dégagée par un corps humain qui rayonne 50 W. À base de nano-fils de SiGe qui pourraient être intégrés dans les doublures des vêtements, elle offrirait un rendement de 50µW/cm2 – 0,5V. Des nano-fils et des nano-cristaux qu’on pourrait aussi retrouver dans les micro-cellules solaires (100 µW/cm2, en intérieur). Le domaine du stockage fait également appel aux microotechnologies.

En haut : principe d’une micro-pile à combustible (hydrogène) dotée d’électrodes nano-structurées.En bas : les micro-batteries à films minces 3D sont plus spécialement dédiées à la RFID.

Qu’il s’agisse des micro-batteries à films minces 3D (10 µm d’épaisseur) dotées d’électrodes nano-structurées plus spécialement dédiées à la RFID ou des micro-piles à combustible (hydrogène) sur substrats en silicium (électrodes nano-structurées et nano-catalyseurs). Ces micropiles, d’une puissance allant de quelques milliwatts à 10 W, associées à une cartouche de combustible peuvent fonctionner deux à trois fois plus longtemps qu’une batterie au lithium. En effet, la densité d’énergie massique accessible est voisine aujourd’hui d’une batterie lithium ion et sera dans un futur proche de 500 Wh/kg contre 200 Wh/kg aujourd’hui. Dans le cas de terminaux sans fil, des systèmes hybrides micropac/batteries au lithium sont nécessaires, la batterie lithium assurant les pics de puissance et la micropac, l’autonomie. Manifestement, les microstructures semblent constituer une voie particulièrement prometteuse.